西门子6ES7138-4FB04-0AB0 西门子6ES7138-4FB04-0AB0 西门子6ES7138-4FB04-0AB0
SIMATIC DP，电子模块 用于 ET 200S，4 功能数字输出 PROFIsafe， 24V DC/2A，30mm 结构宽度， 至 PL E（ISO 13849）, 至 SIL 3（IEC 61508）， 也可用在 PROFINET 配置中含 IM 151-3 HF
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TM Count 2x24V，订货号： 6ES7550-1AA00-0AB0 是一个能够提供双通道计数、测量以及位置反馈功能的工艺模块。
图01. TM Count 2x24V 模块视图
计数是指对事件进行记录和统计，工艺模块的计数器 捕获编码器信号和脉冲，并对其进行相应的评估。可以使用编码器或脉冲信号或通过用户程序指定计数的方向。也可以通过数字量输入控制计数过程。模块内置的比 较值功能可在定义的计数值处准确切换数字量输出（不受用户程序及 CPU 扫描周期的影响）。
| 名称 | 订货号 | 版本 |
| CPU 1511 | 6ES7511-1AK00-0AB0 | FW V1.5 |
| TM 2x24V | 6ES7550-1AA00-0AB0 | FW V1.0 |
| STEP7 TIA Portal | 6ES7822-1AA03-0YA5 | V13 |
| 图例 | 名称 | 信号类型 |
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增量编码器（A、B 相差） |
带有 A 和 B 相位差信号的增量编码器。 |
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增量编码器（A、B、N） | 带有 A 和 B 相位差信号以及零信号 N 的增量编码器。 |
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脉冲 (A) 和方向 (B) | 带有方向信号（信号 B）的脉冲编码器（信号 A）。 |
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单相脉冲 (A) | 不带方向信号的脉冲编码器（信号 A）。可以通过控制接口指定计数方向。 |
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向上计数 (A)，向下计数 (B) | 向上计数（信号 A）和向下计数（信号 B）的信号。 |
表01. 计数器工艺对象支持的信号类型
在计数器特性里面可以配置计数器的起始值，上下极限值和计数值到达极限时的状态，以及门启动时计数值的状态。在本例中设置起始值为0，上下极限为+/-10000，设置当计数值到达极限时计数器将停止，并且将计数值重置为起始值，将门功能设置为继续计数（图11）。
图11. 设置计数器的上下限及门功能
| 序号 | 名称 | 功能 |
| 1 | SwGate | 软件门：通过该控制位来控制计数器启动和停止； |
| 2 | ErrorACK | 错误应答：出现错误并处理错误后通过此控制位来复位故障状态； |
| 3 | EventACK | 事件应答：确认计数器事件状态，如：计数值超限等； |
| 4 | SetCountValue | 设置计数值：通过该控制位可以将当前计数值更改为其他值，注意：修改值需要写到工艺对象静态变量“NewCountValue”中； |
| 5 | StatusHW | 工艺模块状态位： 模块已组态并准备好运行， 模块数据有效； |
| 6 | StatusGate | 门状态位：该状态位反映了内部门的实际状态，只有改状态为为"True"时，计数器才会工作； |
| 7 | StatusUp | 增计数状态位：表示当前计数方向为增计数； |
| 8 | StatusDown | 减计数状态位：表示当前计数方向为减计数； |
| 9 | PosOverflow | 超上限状态位：表示当前计数值已经超过设定的计数值上限； |
| 10 | NegOverflow | 超下限状态位：表示当前计数值已经超过设定的计数值下限； |
| 11 | Error | 错误状态位：表示当前计数工艺对象有错误； |
| 12 | ErrorID | 错误代码：显示当前工艺对象错误的故障代码； |
| 13 | CounterValue | 计数值：计数器工艺对象的实际计数值； |
. 概述
西门子驱动装置（SIMOVERT MasterDrives VC，MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master）除了具有与驱动基本应用有关的功能外，还具有强大的通讯功能。驱动通讯可以分为三种方式：
• PROFIBUS DP协议
• USS协议
• SIMOLINK协议（一般用来代替Peer to Peer协议，实现从站到从站的通讯）
PROFIBUS DP和USS协议属于主/从通讯，需要有PLC作为主站，驱动装置作为从站。
USS协议的主要优点是，其接口集成在基本装置中，不需要额外费用；主要缺点是通讯速度慢，只有基本通讯功能（PKW+PZD），最多31个从站。
PROFIBUS DP协议的主要优点是，通讯速度快，除了基本功能之外还有一些附加功能（例如：非循环通讯，交叉通讯），站点数更多；主要缺点是需要另外购买作为选件的通讯模板（例如：CBP2或PROFIBUS模板）。
SIMOLINK协议（代替Peer to Peer协议）主要用来实现驱动装置与驱动装置之间的通讯。SIMOLINK协议也可以是主/从通讯，主站是S7-400（FM458+EXM448）或SIMADYN D。
这里我们主要介绍S7 PLC与驱动装置采用PROFIBUS DP协议进行通讯。
采用PROFIBUS DP协议通讯时，既可以利用STEP 7本身提供的功能，也可以使用TIA软件Drive ES。
本文档只介绍STEP 7本身提供的功能。有关Drive ES的功能将根据需要在以后的文档中再做介绍。
（关于 DriveES，可以参加西门子自动化与驱动培训中心的培训课程D2403）
2. 必备条件
下面以S7-300 PLC与MasterDrives CUVC变频器的通讯为例：
主站：S7-300 CPU315-2DP可编程序控制器
从站：MasterDrives CUVC变频器 + CBP2 通讯模板
编程装置：PC + STEP 7 V5.4 + MPI接口（MPI Adapter 或CP5611卡）
装有STEP 7 V5.4 的PC机用于S7 CPU315-2DP的硬件组态与编程，通过MPI电缆与CPU315-2DP的MPI接口连接，用于硬件组态数据及程序的下载。CPU315-2DP的DP接口通过PROBIBUS 电缆与CUVC 变频器的CBP2 上的DP 接口连接，用于S7-300 与变频器的通讯。
网络连接如图1 所示。
图1：PC机、CPU315-2DP 与驱动装置的连接
3. 硬件组态
3.1. 新建项目
在SIMATIC Manager 中新建一个项目，名称为Drives_Comm。如图2 所示。
图2：新建项目，名称为Drives_Comm
3.2. 插入一个S7-300 主站
在项目名称Drives_Comm 下插入SIMATIC 300 Station，如图3 所示。
图3：在项目下插入一个S7-300 站
接下来对该站进行硬件组态：从硬件组态目录中依次插入机架、电源、CPU，设置CPU上PROFIBUS DP 接口的网络参数（可采用缺省设置，即：地址2，最高地址126，波特率1.5 Mbps，协议DP）。如图4 所示。
图4：设置CPU 上PROFIBUS DP 接口的参数
按OK 键确认后得到主站的组态结果，如图5所示。
图5：主站的组态
3.3 插入一个MASTERDRIVE 从站
在PROFIBUS(1): DP master system (1) 总线上挂上MasterDrives 从站。
从站路径为：PROFIBUS DP >
SIMOVERT >
MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 或
MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1
MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 与MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 的区别是，前者只能按照PPO 类型选择报文结构（即CBP 功能：循环通讯），后者还能选择更多的报文结构，以配合CBP2 的一些扩展功能（DPV1功能）。
（关于CBP2 模板的报文结构参见下面第7 部分）
（关于MM4 PROFIBUS 模板的报文结构参见下面第8 部分）
选择MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作为从站，地址设成3。如图6 所示。
图6：选择MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作为3 号站
3.4. 在从站中插入“模板”
在驱动装置从站中插入类似于ET 200M 从站中的模板，以确定报文结构。
将右边窗口硬件目录中MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 下面的 PPO 3: 0PKW, 2PZD插入左下窗口中的第一行（Slot 1）。该选项共占两行。意思是：PPO类型3，即：0个字参数数据（又叫PKW），2 个字过程数据（又叫PZD）。参数数据用于PLC 读/写变频器的参数，过程数据用于PLC 控制和监视生产过程。0 个字参数数据表示PLC 不能读/写驱动装置的参数，参数数据也不占用S7 的外设地址；2 个字过程数据表示PLC 和驱动装置交换2 个字过程数据，各占用S7-300 PLC 四个字节的外设地址。地址范围是输入字节256 - 259，输出字节256 -259。如图7 所示。
通常S7 传送到驱动装置的第1 个字是控制字，第2 个字是频率设定值；驱动装置传送到S7的第1 个字是状态字，第2 个字是频率实际值。这是最简单的应用。
(关于CBP2 模板的其他选项的含义参见下面第7 部分)
(关于MM4 PROFIBUS 模板选项的含义参见下面第8 部分)
图7：驱动装置的输入/输出地址
3.5 查看从站中“模板”的属性
双击左下窗口中的第二行（Slot 2），打开其属性。如图8 所示。
图8：驱动装置的输入/输出地址的属性
属性中给出驱动装置占用S7-300 PLC 外设地址的情况，包括：输出/输入地址，长度，单位，连续性范围。这里除了地址之外，其他属性都是由PPO3 决定的，只能读，不能改写。
| 提示： | ||||||
| 长度： | MASTERDRIVES/DC MASTER： | 最大 16 个字 | ||||
| MICROMASTER 420： | 最大 4 个字 | |||||
| MICROMASTER 430/440： | 最大 8 个字 | |||||
| 单位： | Words（字） | |||||
| 连续性范围： | Unit | 以字为单位传送 | ||||
| Total length | 所有字一起传送 | |||||
当字长不大于 2 或选择“以字为单位传送”时：用 MOVE 指令（L/T 指令）编程
当字长大于 2 且选择“所有字一起传送”时：用 SFC14/15 编程
4. 编程
根据前面的组态，由于输入/输出各占四个字节，可以使用两次MOVE 指令（L/T 指令）。由于程序简单，程序可以直接编写在OB1 中。数据从MB0 - MB3（即：MW0和MW2）写入驱动装置，从驱动装置读回的数据放入MB4 - MB7（即：MW4和MW6）。如图9所示。
图9：PLC程序
传送到驱动装置的第1 个字（MW0）是控制字（控制指令）：
当 MW0 = 0000 0100 0000 0000 B = 0400 H 时，驱动装置处于运行准备状态；
当 MW0 = 0000 0100 0000 0001 B = 0401 H 时，驱动装置进入运行状态1）
1） 相应于第5部分参数设置，PLC 只控制驱动装置起/停。若要传送所有指令应设置：
MW0 = 1001 1100 0111 1110 B（9C7EH）<-> 运行准备
MW0 = 1001 1100 0111 1111 B（9C7FH）<-> 运行
同时设置：P555~P575 = 3101~3115
传送到驱动装置的第2 个字（MW2）是频率设定值：
当MW2 = 0100 0000 0000 0000 B = 4000 H= 16384 D 时，相当于50Hz。
5. 参数设置
在驱动装置侧，驱动装置应处于可以运行的状态。为了实现与PLC 之间的通讯，以及从PLC 接收起/停指令和设定值，向PLC 传送状态字（驱动装置状态）和实际值，应如下更改参数：
| P918.01 = 3（缺省设置） | 驱动装置地址（即：站号） | ||||
| P554.01 = 3100 | 起/停指令（ON/OFF1） | ||||
| P443.01 = 3002 | 频率设定值（Setpoint） | ||||
| P734.01 = 32 | 状态字1（Status Word1） | ||||
| P734.02 = 148 | 频率实际值（Actual Value） | ||||
参数设置可以通过操作面板PMU，也可以通过DriveMonitor 软件进行。
6. 测试
启动STEP 7的Monitor/Modify Variables 功能，填写变量。如图10 所示。
图10：用监视和修改变量功能控制驱动装置起动和调速
当控制字（Control Word1）为W#16#0400 时，驱动装置应显示O009，表示运行准备状态。将控制字从W#16#0400 改成W#16#0401 时，驱动装置起动。除了状态字（Status Word1）会发生变化外，速度实际值（Actual Value）也会逐渐上升，上升速度取决于参数P462.01 的数值，最后达到W#16#4000（50Hz）。状态字的含义如图11 所示。其中Bit 2 表示运行状态。将控制字改回W#16#0400 时，驱动装置首先减速，减速时间取决于P464.01 的数值，然后停止运行。
驱动装置起动后可以通过更改MW2 的数值更改速度。对应关系如下：
MW2 = 0000 0000 0000 0000 B = 0000 H= 0 D ~ 0Hz
MW2 = 0100 0000 0000 0000 B = 4000 H= 16384 D ~ 50Hz
MW2 为整型，数值与频率之间是线性关系。负数用补码表示，对应反转。
图11：MasterDrives 驱动装置的状态字的含义
7. CBP2的其他选项
在“3.3. 插入一个 MASTERDRIVES 从站”和“3.4. 在从站中插入模板”章节中我们看到，除了 PPO 类型选项外硬件组态目录中还有其他选项。如图 12 所示。
图12：硬件组态目录中 MasterDrives 驱动装置的选项
首先，我们也可以选择 MASTERDRIVES CBP 和 MASTERDRIVES CBP2 文件夹中的选项（参见图12）。这两个选项是随着 Drive ES 软件一起安装的，有关 Drive ES 的功能将根据需要在以后的文档中再做介绍。
（关于 DriveES，可以参加西门子自动化与驱动培训中心的培训课程D2403）
其次，MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 中的选项基本包括MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 中的选项。事实上“options”下面的 PPO2 和PPO5 早已取代了上面的 PPO2 和 PPO5。那么什么是 PPO 呢？
PPO = Parameter - Process data - Object，即参数过程数据对象。它规定了 PLC 与驱动装置通讯时报文中有效数据的结构，符合 PROFIBUS 补充协议“variable-speed drives profile”。共有 PPO1 - PPO5 五种类型，如图 13 所示。
图13：5种PPO类型
在 3.5. 节中我们曾查看过 PPO3 型从站中“模板”的属性，所有 PPO 类型从站中“模板”的连续性范围属性都是一样的，均为 Total length。由于 PPO3 总共只有 2 个字过程数据（PZD1 和 PZD2），所以我们仍然可以用 MOVE 指令（L/T 指令）编写程序；与此相同的还有 PPO1 中的过程数据。但如果选择 PPO2、4、5，过程数据（PKW）分别为6 个、6 个和 10 个，则需要编写 SFC14/15。对于 PPO1、2、5 中的参数数据（PKW）其属性连续性范围也为 Total length，也需要编写 SFC14/15。
SFC14/15 为系统功能，其用法参见 SFC14/15 的在线帮助。
在图 12 的硬件组态目录中，各选项含义如下：
1. Std. Telegram 1: 2/2 PZD：
标准报文1：只有过程数据，2 个字输出/2 个字输入，用 MOVE 指令（L/T 指令）编程；
2. Std. Telegram 2: 4/4 PZD：
标准报文 2：只有过程数据，4 个字输出/4个字输入，用 SFC14/15 编程；
3. PCS7 Telegram 352: 6/6 PZD：
PCS7 报文 352：只有过程数据，6 个字输出/6 个字输入，用于 PCS7；
4. PKW module：
PKW 模板（4 个字输出/4 个字输入）：用 SFC14/15 编程；
5. PPO 1: 4 PKW, 2 PZD：
PPO 1，4 个字参数数据，用SFC14/15 编程；2 个字过程数据，用 MOVE 指令（L/T 指
令）编程；
6. PPO 2: 4 PKW, 6 PZD：
PPO 2，4 个字参数数据，用 SFC14/15 编程；6 个字过程数据，用 SFC14/15 编程；
7. PPO 3: 0 PKW, 2 PZD：
PPO 3，没有参数数据，2 个字过程数据，用 MOVE 指令（L/T 指令）编程；
8. PPO 4: 0 PKW, 6 PZD：
PPO 4，没有参数数据，6 个字过程数据，用 SFC14/15 编程；
9. PPO 5: 4 PKW, 10 PZD：
PPO 5，4 个字参数数据，用 SFC14/15 编程；10 个字过程数据，用 SFC14/15 编程；
8. MM4 PROFIBUS模板的选项
MM420/430/440 变频器通过 PROFIBUS 模板实现 PROFIBUS-DP 通讯。PROFIBUS 模板与 CBP2 模板一样，既有基本功能（循环通讯），也有扩展功能（DPV1功能）。MM4 PROFIBUS 模板的选项如图 14 所示。前半段适合所有 3 种变频器，后半段仅适合 MM430 和 MM440。
图14：硬件组态目录中 MICROMASTER 4 驱动装置的选项
在图 14 的硬件组态目录中，各选项含义如下：
1. Standard Telegram 1：
标准报文 1：2 个字输出/2 个字输入，用 MOVE 指令（L/T 指令）编程；
2. 4 PKW，2 PZD （PPO 1）：
PPO 1，4 个字参数数据，用 SFC14/15 编程；2 个字过程数据，用 MOVE 指令
（L/T 指令）编程；
3. 0 PKW，2 PZD （PPO 3）：
PPO 3，没有参数数据，2 个字过程数据，用 MOVE 指令（L/T 指令）编程；
4. 4 PKW，4 PZD whole cons.：
4 个字参数数据，用 SFC14/15 编程；4 个字过程数据，整体连续，用 SFC14 /15 编程；
5. 4 PKW，4 PZD word cons.：
4 个字参数数据，用 SFC14/15 编程；4 个字过程数据，字连续，用 MOVE 指令编程；
6. 0 PKW，4 PZD whole cons.：
没有参数数据；4 个字过程数据，整体连续，用 SFC14 /15 编程；
7. 0 PKW，4 PZD word cons.：
没有参数数据；4 个字过程数据，字连续，用 MOVE 指令（L/T 指令）编程；
-- MM430/440 only：PZD > 4 -- 仅对 MM430/440：PZD 大于 4 个字
8. 4 PKW，6 PZD （PPO 2）：
PPO 2，4 个字参数数据，用 SFC14/15 编程；6 个字过程数据，用 SFC14/15 编程；
9. 4 PKW，6 PZD word cons.：
4 个字参数数据，用 SFC14/15 编程；6 个字过程数据，字连续，用 MOVE 指令编程；
10. 0 PKW，6 PZD （PPO 4）：
PPO 4，没有参数数据；6 个字过程数据，用 SFC14/15 编程；
11. 0 PKW，6 PZD word cons.：
没有参数数据；6 个字过程数据，字连续，用 MOVE 指令（L/T 指令）编程；
12. 4 PKW，8 PZD whole cons.：
4 个字参数数据，用 SFC14/15 编程；8 个字过程数据，整体连续，用 SFC14 /15 编程；
13. 4 PKW，8 PZD word cons.：
4 个字参数数据，用 SFC14/15 编程；8 个字过程数据，字连续，用 MOVE 指令（L/T 指
令）编程；
14. 0 PKW，8 PZD whole cons.：
没有参数数据；8 个字过程数据，整体连续，用 SFC14/15 编程；
15. 0 PKW，8 PZD word cons.：
没有参数数据；8 个字过程数据，字连续，用 MOVE 指令（L/T 指令）编程；
| MM4 变频器上参数设置： | P0700[0] = 6 | 控制字1 | |||
| P1000[0] = 6 | 频率设定值 | ||||
| P2051[0] = 52* | 状态字1 | ||||
| P2051[1] = 21* | 频率实际值 | ||||
| *) 默认值 | |||||
参数设置可以通过操作面板BOP/AOP，也可以通过 Starter 软件进行。
附加说明：
今后的发展趋势是取消 PPO 类型，代之以标准报文或自由组态。因为在 PPO 类型中不论是过程数据还是参数数据都采用循环方式传送。而参数数据是不需要采用循环方式访问的。
参数数据可以采用非循环方式访问（DPV1功能）。CBP2 模板和 MM4 PROFIBUS 模板既支持循环方式访问又支持非循环方式访问。非循环访问不需要组态，用 SFC58/59以读/写数据包的形式读/写参数。也可以调用 Drive ES SIMATIC 中的标准功能块，而且可以实现更复杂的功能，比如：同时读取或改写多个参数，甚至在 CPU 的 DB 块中对驱动装置的所有参数进行备份。新一代驱动装置 SINAMICS 只支持参数数据的非循环访问。
提示：CBP2 模板和 MM4 PROFIBUS 模板的一些扩展功能需要借助 Drive ES 软件实现。
附：
Drive ES软件的订货号：
Drive ES Basic V5.4 订货号：6SW1700-5JA00-4AA0
Drive ES SIMATIC V5.4 订货号：6SW1700-5JC00-4AA0
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